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第五讲 第一次科学革命,15世纪下半叶，欧洲发生了资本主义制度代替封建制 度的社会革命。 同时科学领域发生了古代科学向近代科学过度的第一 次科学革命，其主要标志是-近代天文学革命、近代 医学革命和经典力学的创立。,一、社会历史条件 1、生产力的提高 欧洲人在历经了十字军东征后，思想开始摆脱教会的禁锢 ，同时东方许多先进技术的传入 ，使欧洲社会有了明显的进步。 战争使生产力有了明显的提高。,从15世纪开始欧洲出现了新式的纺车和改进后的卧式纺机 、采矿机、碎石机。 冶金业则改进了熔沪的浇涛技术、眼镜、造纸、酿酒也在 技术上有了很大的进步。,在能源的利用上；水轮、风车，曲柄连杆和齿轮联动机械等利 用能源的初级机械装置已经出现。 欧洲社会的生产力酝酿着爆发式的提高。,欧洲社会生产力的提高与中国先进技术对欧洲的影响 分不开的。 历史学家赫乔韦尔斯对此评论说：“说纸使欧洲的复兴 成为可能也并非过分，印刷术这项成就的直接后果是世界上 出现了大量的圣经，结果是学校的教科书便宜了， 人们开始写为普通人阅读的书”。,英国哲学家培根也指出：“三大发明”改变了整个世界的面貌 和状态，没有一个帝国，没有一个教派，没有 一个大人物对人类 事务的影响，能像这三大发明这样深远和巨大。 马克思：“火药、指南针、印刷术-这是预告资产阶级 社会到来的三大发明”,以上几方面技术的进步，使中世纪后期的欧洲人，在能 源的利用，时间的计算，信息知识的传播等方面都具备了比世界 上其他文明优越的条件。,2、航海探险和地理大发现 15世纪，欧洲人对周围世界的了解是很有限的，但是日益发 达的贸易活动，使寻找通往东方的航线成了极为迫切的需求。 1292年，马可波罗由海路回到了意大利、他的著作马可波 罗游记所描述的中国的繁荣和给欧洲人留下了深刻的印象。,当时东西方的经贸往来要经过阿拉伯世界，阿拉伯商人垄断 了欧洲与东方的贸易。 但是对于新兴的资产阶级来讲从与东方的贸易中得到黄金及 商品的透惑太大了，所以迫切需要从海路上寻找通往东方的贸易 之路。,达伽马（找到了通往印度的航路） 1497年葡萄牙人达伽马到达印度运回了大量的香料、宝石 和象牙，获利60倍。这使欧洲人疯狂的利润促使航海探索新大陆 的热情空前高涨。,哥伦布发现新大路 哥伦布(1451-1506) 是意大利一个纺织工人的儿子，从小就过着海上生活，虽然没有受过正规教育， 但十分好奇，马可波罗的游记使他对东方充满了向往，由当时所知的地理知识，他深信由欧洲向西可以很快 达到亚洲。 1476年，哥伦布来到了葡萄牙，在这个航海国度和学习航海知识，参加远洋航行，掌握了多种航海技术， 1478 年他向葡萄牙提出了自己的向西航行的计划，但遭到了否决，1485 年哥伦布来到了西班牙，向西班 牙王室献出了自己的计划，一直等了7年。,1492 年哥伦布在西班牙王室的资助下于8月3日率三艘大 船由西班牙启航，经过37天的航行，于10月12日到达了圣萨尔 瓦多岛。 哥伦布以为自己终于到了亚洲，他们以为这里是印度群岛， 因此称当地的居民为 “印第安人” 直到1497年-1504年间另一位意大利的航海家亚美利哥，也是哥伦布的追随者之一，意识到哥伦布发现的并不是欧洲人 渴望到达的亚洲和中国，而是一个新大陆。并由此将新大陆命名为亚美利加，并把这个名称标在地图上，当西班牙人弄清了哥 伦布的伟大发现，想以哥伦比亚代替亚美利加时已来不及了。,当时，教会把美洲的垄断权交给了西班牙。 西班牙人初到美洲时屠杀，抢劫和奴役当地士著人，开采矿 藏、开垦农场，从而使西班牙很快跃为世界强国。 西班牙垄断美洲的黄金、白银支配世界达一个世纪之久。,麦哲伦的环球航行 1519年8月麦哲伦受西班牙国王的支持，率领由265名水手 组成的远征队，开始环球航。 分乘五艘大船由西班牙出发渡过大西洋航行至美洲的南部，穿过麦哲伦海峡进入太平洋，远征队继续向西横渡太平洋， 在无边的大洋中连续航行了三个月，到达了菲律宾群岛，在同当地土著人的战斗中，麦哲伦被杀。其余的航员在卡塔的带领 下乘维多利亚号航船继续向西绕过好望角，沿大西洋续航西班牙。 远征队于1522年9月8日返回西班牙， 265名船员仅剩8人。 这是人类历史上第一次绕地球航行一周的壮举。,地理大发现科学意义； 1、它第一次实际证明了地球是球形的假说。 2、打通了欧洲对外贸易海上通道。 3、刺激了对航海技术的需求应，应运而生的是一批造船的工人，他们有一定的知识受 过一定的数学训练，能制造罗盘，地图，和仪器。 4、航海学校在葡萄牙、西班牙、荷兰、法兰西建立起来。 5、促进了天文学的发展， 6、“财富” 和 “闲暇” 使一部分人可以专门从事科学研究业。 7、远航开阔了欧洲人的眼界，丰富了头脑，启迪了思想。,达 伽马,哥伦布,哥伦布到达新大陆,3、文艺复兴和宗教改革 文艺复兴 14世纪-16世纪，在意大利的威尼斯、米兰和佛罗伦萨等地。 兴起了一场反宗教，反神学的思想文化运动。 这一运动以复兴古典学术和艺术为口号，称之为“文艺复兴 运动”。,文艺复兴是从学习和研究希腊古典文化开始的，人们 发现；这些古典文化中蕴藏有民主思想 ,探索精神,理性主义 和世俗观念等，这些正是资产阶级所需要的精神食粮。,人们用古代学术知识批判经院哲学，提倡以“人”为核心的世 俗世界观，反对以“神”为核心的宗教哲学。 他们强调个人的价值，目光从天堂转向世尘、主张用人的观 点而不是用神的观点考察一切。 所有这些“人文主义”的世界观对于打破宗教的禁锢，促进欧 洲科学、教育和哲学的发展起了巨大的推动作用，同时也孕育了 近代自然科学。,丹皮尔说：人类历史上有三个学术发展最惊人的时期 ，希腊极盛时期，文艺复兴时期，与我们这个世纪。 这三个时期都是地理上经济发展的时期，因而也是财富增 多及过闲暇生活的机会增多的时期。在希腊这种生活是建立在 奴隶制度之上，文艺复兴时期，这种生活靠了得自印度群岛的 资源，19世纪这种生活靠了工业革命。,文艺复兴的旗手 英国科学史家W.C.丹皮尔曾说：如果我们选一位人物来代表 文艺复兴的真精神的话，我们一定会指出列奥纳多达芬奇这 位巨人。 达芬奇(1452-1519)是是一位天才的艺术大师和发明家，又是一位伟大的科学家和杰出的哲学家，他不仅在美术而且在数 学、力学、解剖学等方面都表现出了异忽寻常的才能。达芬奇比较彻底地摆脱了神学的束缚。把实验作为科学之母，他公开反对教 会特权，指责教会是“贩卖欺骗的店铺”批评经院哲学脱离现实生活，只知道背诵经典、盲目崇拜权威。在他看来，对自然界的观察 与实验，是科学的独一无二的真方法。认为“理智是实验的女儿”， “实验为科学之母”。 他认为古代科学家的知识，作为研究的起点是有益的，但绝不可作为最后的定论，我们必须善于向经验请教，并从中引出 它们所包含的普遍规律。作为科学家的达芬奇，在力学、光学、天文学、生物学， 都达到了极高的造诣。,光学：他认识了从水波到声波的传播规律，并且认识到光也有类似的现象，波的理论也可应用于光。 力学：他预见到后来由伽里略以实验证明的惯性原理。他写到：“凡是感官可以察觉的东西都不能自己运动每一物体 在其运动的方向上都有一个重量。” 达芬奇：认为杠杆是基本的机械，其他机械都是杠杆变化与复杂的结果。 天文：达芬奇认为天体是一架服从确定的自然法则的机器，这比当时流行的亚里士多德的见解大大前进了一步。 解剖：达芬奇对人体构造有精确的认识，这得益于他不顾教会的传统，弄到许多尸体加以解剖。他研究过心脏的肌 肉并画出了心脏瓣膜图。 他谈到血液怎样继续不断地建造整个人体，并且他用水的循环来比血的运行，他造制了一个眼睛的视觉部分的模型 ，并说明像如何在视网膜上形成。以上这些足以说明达芬奇在科学中的地位了。,晚年的达芬奇对知识的渴求胜过对艺术的爱好，他对各种知识无不进行研究，对各种艺术无不擅长， 他是画家、工程师、建筑师、物理学家、生物学家、哲学家，而是在每一学科是他都达到了极致。这在世界 历史上也是空前的。 但遗憾的是当时他并没有将这些科学发现发表出来，并没有整理成书，但是他的思想通过各种形式保留 下来，在后来的日子里帮助和促进了科学的发展。,达芬奇的自画像,达芬奇的人体结构图,宗教改革 这个时期另一个重大的思想解放运动是发端于德国的宗教改 革运动。引导这场运动的是德国教士马丁路德(1483-1546年)。 整个中世纪，欧洲人的心灵被教会所禁锢，神恩、天启、权威的概念主宰着人类精神。而新时代日益深入人 心的人文主义思想，则力图将人从神的统治下解放出来，宗教改革便是这种时代要求的反映。,1517年10月31日，路德在德国维滕贝格教堂门口贴出了九十 五条论纲，对于由来以久的赎罪券问题提出了不同的看法。提出 了宗教改革的思想。 他认为，赎罪券并不能赦免上帝的惩罚，而只能赦免教会的惩罚，它只代表教会的意见，而 不代表上帝的意志。由于当时德国正在开始发行赎罪券，路德的论纲一出现，马上在全德引起反响。,罗马教会反应十分强烈，因为赎罪券是教会收入的一个 重要途径。 在随后的论战中，要点在于罗马教会是否真正拥有至高无 上的权威，马丁路德猛烈地抨击了罗马教廷。,路德提出新教学说：即所谓 “因信称义”的学说，主张信 仰高于一切。唯有人心中有信仰，才能得救，教会是人为造 制的，它并不能真正代表天国的意志对教会的服从是完全不 重要的。 路德以宗教的语言，表达了那个时代人们心中自由、平等 的观念，在基督教世界播撒了人文主义的精神。,最左边为路德,二、第一次科学革命 1、近代天文学革命 哥白尼创立日心说 16世纪，随着航海事业的发展和需要，使天 文学受到了新的刺激。大量的天文观测表明，托 勒密的地心说与实际观测不符，于是地心说陷入 危机之中。,波兰青年哥白尼(1473-1543)是一位德国血统的波兰天文学家和数学家，父亲是波兰人，母亲是德国人，出生于波兰的托 伦。 1496年哥白尼大学毕业后来到文艺复兴的发源地意大利留 学。哥白尼在波伦亚大学成了天文学教授诺瓦腊(1454-1503) 的学生。,当时在天文学术界占主要地位的是托勒密的地心说，诺瓦腊由 于地心说宇宙模型在数学上不合理而对地心说提出了疑，哥白尼 从中受到启发。 而且哥白尼深受毕达哥拉斯学派的影响，他把天文学说的模 型在数学上是否简单完美作为评价一个学说的标准。,在他看来托勒密的天文学体系不符合这个标准，这使哥白尼 开始了探索日心说的研究，为此哥白尼在意大利学习期间，读遍 了能够找到的所有古代哲学著作，并与诺瓦腊一起进行天文观测。,1505年，哥白尼返回了波兰。在波罗的海边的佛劳恩堡担 任牧师职务。他一边从事教会的工作，一边行医，一边从事天 文学研究，完善他的日心说的理论。,1512年哥白尼写出了日心说的提纲，试论天体运行的 假设 1516年开始撰写天体运行论 1525年完成天体运行论 写好后没有发表，哥白尼对自己理论的命运并不乐观，他感觉到他的理论遭到两个方面的压力。,哥白尼深知； 日心说的理论触及了一个神圣而敏感的问题。无论是罗马教会还是刚刚产生 的新教都认为人类是上帝创造的，地球是上帝为人类安排的住所。 地心说的理论已统治了天文学近千年，地球是宇宙的中心， 让人从宇宙中心挪到一个绕日旋转的星球上是一件不可思议的事 情。,1543年在经过了数次修改后，在朋友们的帮助下，哥白尼 的天文学巨著，6卷本的天体运行论才得以出版。 这部著作从开始写作，其中不断修改并保存多年，历经了36年才得以出板。此 时的哥白尼已因脑中风而双目失明，并昏迷不醒正值保留之际，据说这位伟大的天 文学家，在用手抚摸了他的著作后就与世长辞了。,日心说的重要科学意义； 1、它基本上描述了太阳系的真实结构，第一次正确说明了天文 现象。如日月星辰的东升西落是由地球自转造成 2、它结束了长达1000多年的地心说与日心说的争论，把托勒密 的地心说彻底推翻。 3、它是科学向宗教神学的一次真正的挑战，使自然科学从此由 宗教神学的禁锢中解放出来,恩格斯认为；哥白尼那本不朽的著作，是自然科学向宗教权 威发出的挑战书，是自然科学借以宣告独立的宣言。 爱因斯坦；1953年在纪念哥白尼逝世410周纪念会上曾指出： 哥白尼 “对于西方摆脱教权统治和学术枷锁的精神解放所做的贡 献，几乎比谁都要大” “一旦认识到地球不是世界的中心， 而只是较小的行星之一，以人类为中心的妄想也就站不住脚了”,哥白尼的天体运动行论问世，标志着近代天文学、近代 科学的诞生。 直到1616年教会仍宣称日心说是异端邪说，把天体运行论 列为禁书，对宣传日心说的科学家进行残酷迫害。,哥白尼,哥白尼 与浑天仪,哥白尼的日心体系示意图,最早的地球仪,日心说的捍卫和发展者布鲁诺 乔尔丹布鲁诺(1548-1600)出生在那不勒斯一个贫苦家庭，15岁时入多米尼克僧团，成为一个修道士，他受文艺复兴的影响，广泛阅读了各种书籍，靠自学成为当时的著名的学者。他是哥白尼日心说的忠实捍卫者和发展者，作为教徒他叛经离道，服从真理，是近代科学史上著名的向宗教神学斗争的勇士，他是自然科学发展的卫士。最终为科学献出了宝贵的生命。 1575年，由于他坚决抨击教皇的黑暗和经院哲学的虚伪，冒犯了教皇，被定为异端分子，革除了教籍，次年被迫离开意大利，长期流落于瑞士、法国、 英国等地。1584年他在英国出版了论无限性、宇宙和诸世界，宣传并发挥了哥白尼的太阳中心说，提出了多太阳系和宇宙无限性思想。他认为；宇宙是无限大的，其中各个世界是无数的，太阳并不是宇宙的中心，而是千万颗普通恒星之一，不仅太阳有行星，其他恒星也有行星，甚至也有可以居住的星球；宇宙有统一的法则，但无中心；宇宙是物质的。 1592年5月22日子夜他回到了威尼斯，由于有人告密，于5月27日被引渡给罗马宗教裁判所，并被投入监狱，遭受酷刑和8年监禁。 1600年2月被宗教裁判所处以死刑，烧死在罗马鲜花广场。,布如诺,伽利略对日心说的捍卫和发展 伽利略拥护哥白尼的日心说，并对哥白尼日心说的传播起了突出的作用。因为他制造出世界上第一架天文 望远镜大大增大了人类观察宇宙、研究天文现象的能力。伽利略利用望远镜观察星空，一系列天文学发现接踵而至。不仅证 实了哥白尼的日心说，而且发现：太阳有黑子，月亮有山谷，木星犹如一个小太阳系，有4颗卫星。这些都直接或间接证明 了哥白尼日心说的正确性，打击了宗教所支持的旧宇宙观。 1610-1613年他把这些观察资料公布于众，引起了学术界的轰动。1616年3月罗马教庭传讯并警告伽利略，不许支持哥白 尼日心说，只能把有关计算当成假设。 伽利略表面应允，暗中仍在做观察、实验。 1632年他出版了关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话(简称对话)，书中分析了托勒密体系的不合理性，论 证了哥白尼体系的合理性。罗马教庭十分恼火，以欺骗教庭罪把年近7旬的伽利略押送罗马，审讯长达50小时，受到拷打并 投入监狱，终生监禁。 这位70岁的老人遭受了侮辱。他被迫当众跪着表示“公开放弃、诅咒和痛恨地动说的错误和开端。” 1642年1月8日双目失明的伽利略怀抱着在荷兰偷印出版的著作关于两种新科学的对话与世长。,时隔300年后，罗马教庭在世界舆论压力下，于1979年组 成了由杨振宁、丁肇中等科学家参加的审理委员会，重新审查 了伽利略一案。罗马教庭承认了300年前对伽利略的审讯是不 公正的、错误的，伽利略得到了平反昭雪。,第谷布拉赫的天文观测 第谷布拉赫(1546-1601)丹麦人，贵族出身，13岁入哥本哈根 大学学习，从小酷爱天文。 1560年14岁时，成功的预测了1560年8月21日出现日食，引 起轰动。他终生矢志不移的研究天文学，他是托勒密地心说的 信徒，,第谷布拉赫是近代天文学的奠基者，他对天文学的主要贡献 是建立了一套天象观测方法，并积累了大量天文资料。 他的先期工作为后来的开普勒和牛顿的科学工作，奠定了坚实 的基础，因此被称为近代天文泰斗和始祖。,他坚持天文观测达30年之久，原计划观测1000颗星后由于 疾病只观测了750颗去。 他把自己一心辛劳积累的资料和完成制定新星表的遗愿一 齐留给了他的助手开普勒。,第谷在天文台里工作,第谷建立的天文台,开普勒(1571-1630)的行星三定律 德国天文学家，数学家，出生于德国。17岁丧父， 1600年1月，开普勒应邀到布拉格任第谷布拉赫的助手。 1601年第谷布拉赫病逝后，开普勒成了第谷布拉赫遗愿 的执行人。,行星运动三定律的发现 开普勒用很长的时间对第谷遗留下来的观测资料进行分析。 经过反复推算开普勒发现，对火星来说，无论按哥白尼的方 法，还是按托勒密的方法都不能算出同第谷的观测相符合的结果。 总有8分误差。,虽然误差最大只有8差异，但是他坚信观测的结果， 他大胆地改用椭圆进行计算，结果与观察值完全吻合。 这个发现把哥白尼学说向前推进了一大步。用开普勒本 人的话说：“就凭这8差异，引起了天文学的全部革新!”,第一定律； “行星沿椭圆轨道绕太阳运行，太阳处于 焦点之一的位置” 。,接着他又发现：虽然火星运行的速度是不均匀的(最快时是在近日点，最慢时在远日点)，但是，从任何一点开始，在单 位时间内，径扫过的面积是不变的，这样就得出了关于行星运动的 第二定律：“行星的矢径，在相等时间内扫过相等的面积” 这两条定律发表于1609年出版的新天文学一书又指出，这 两条定律也适用于其他行星和月球的运动。,612年，开普勒的保护人鲁道夫二世被迫退位，因而他也离开布拉格，去奥地利的林茨。当地专门为他设了一个 数学家的职务。他在林茨继续研究天文学，探索各行星轨道之间的几何关系。经过长期繁复的计算和无数次失败，终于发现 了关于行星运动的 第三定律：“行星公转周期的平方等于轨道半长轴的立 方。” a3/T2=常数 这一结表在1619年出版的宇宙谐和论中。行星运动三 定律的发现为经典天文学奠定了基石，并导致了数十年后万有 引力定律的发现。,开普勒对天文学作出了卓越的贡献。然而他的一生却是在 极端很艰难的条件下度过的。 1630年，他有几个月得不到薪俸，经济困难，不得不亲自 前往索取。突然发烧，几天后就在贫病交困中去世。,开普勒,2、经典力学的创立 伽利略发现了自由落体定律 在伽利略时代人们对物体下落的认识停留在亚里士多德的重 物体比轻物体下落得更快的结论。 伽利略认为是错误的，伽利略从逻辑推理和实验两个方面展 开了工作。,逻辑证明 伽利略作了如下推理（前提是重物比轻物下落得快）；假如把两个物体捆在一起，让它在与原来分别下落的 相同条件下自由下落，那末，原来较轻的那个物体将会延缓较重物体的下落速度，因而这个复合物必然比原先较 重的物体下落得慢，这就与亚里士多德的观点发生了矛盾，所以亚里士多德的观点是错误的。,定性实验 伽利略用两个铅球，其重量一个是另一个的10倍，把它们从30英尺的高度同时丢下，落在一块木板上，它 们发出的声音听上去就像一个声音一样，这个定性实验已经说明亚里士多德的观点不对(伽利略并没有比萨斜 塔上作这样的实验)。,定量观察 伽利略于1609年设计了斜面实验用一块长约6米，宽4厘米，厚25-30厘米的木板 造成一个斜面，上面刻有一条宽约1厘米磨得十分光滑的槽(为了减少摩擦)。他让不 同密度、不同重量的光滑小铜球分别沿斜面上的槽滚下，记下每一单位时间内小球滚 过的距离，通过各种倾斜度的反复实验。伽利略发现：不论是大球或小球，轻球或重 球，在同样的时间内都滚过同样的距离；而且从整个斜面滚下的时间，总是滚到斜面 14时的时间的2倍。时间的比值为1:2时，距离的比值为1:4，距离同坠落时间的平 方成正比，或者落体的速度随时间均匀地增加。,用公式表示:s=gt2 g为常数，这就是自由落体定律。 这个定律告诉我们：不同物体沿同一高度、不同倾斜度的斜面 到达底端所需要的时间相同，它们的未速度相同；与重量无关。 因此，从同一高度下落的不同物体必将同时落地，与它们的重 量无关，从而证明了亚里士多德的重物体比轻物体先落地的观点是 错误的。,伽利略发现了惯性运动 按照亚里士多德关于物体运动观点，物体之所以运动必须有 力连续作用。伽利略发现了惯性运动，推翻了亚里士多德观点。 伽利略从斜面实验中发现：球滚下一个斜面后，可以滚上另一个斜面，如果途中的摩擦力可以忽略不计的话，这个球可以滚 到和出发点一样的高度，与斜面的倾斜度无关；如果把后一个斜面放到水平位置，这个球就以匀速在这个面上滚过去。通过这个实 验伽利略发现惯性运动。 惯性运动的发现证明了物体不仅有保持其静止状态不变的特性，而且有保持其匀速直线运动不变的特性；物体维持其原来的运 动状态，并不需要外力，外力是改变其原有运动状态的原因。这些推论实际上包括了牛顿第一、第二定律，但伽利略并没有把这些 内容概括为普遍规律，后来牛顿完成了这个任务。,有了这两个新的力学概念，,伽利略确立了运动叠加原理 在伽利略之前，不少科学家和工程师在实践中已经认识到抛物 体是沿一条曲线轨迹运动的。 意大利数学家和工程师达塔格里亚(1500-1557)发现；炮身的倾 斜角为45时射程最远。但这只是一种经验归纳，并没给出数学 上的严格的证明。 伽利略用几何方法证明：一个平抛可以解为两种运动：一是水平方向的匀速直线运动，根据惯性原理，它使物体始终保持这 一运动不变；另一个是在引力作用下，沿垂直方向上的自由落体运动，这一运动使物体在这个方向上的速度按时间成正比地增加。 这两种运动综合起来，便得出路程为抛物线状。他还证明了为什么在抛射仰角为45时射程最远。,伽利略确立了匀速运动、匀加速运动及动量的概念。 在伽利略所处的年代，人们连速度、加速度及重量概念也没有 建立，因此必须首先建立匀速运动和匀加建运动的定量概念。 在两门相科学对话中，这样的概念终于以公理的形式被确立了； “匀速运动是指运动质点在任何相等的时间间隔里经过的距离也相多的运动” “匀加速运动是指运动质点在相等的时间间隔里获得的速率增量相等的运动” 伽利略还出了动量的正确定义，强调动量是力学中的一个基本量，他以速度和重量的乘积来量度动量。这在力学基本是的确 立中是非常重要的。,伽利略在力学上做了一系列开创性的工作。 实验证明，他已掌握了运动第一定律和第二定律，只是没 有把他们概括出来。,爱因斯坦说：“伽利略的发现以及他所应用的科学推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，标志着物理学的真正开 端”,牛顿创立经典力学 在牛顿之前，许多科学家为万有引力定律的发现作了大量 的知识准备，起了铺路石的作用。,惠更斯对建立经典力学的贡献 惠更斯(Christian Hyygens,1629-1695)是荷兰物理学家，出生在海牙，其父为外交官，他本人是 英国皇家学会的外藉会员，独身一生，在科学上有很多成就。 尽善尽美的科学家在天文学上；他发现了土星环和土卫6。在光学上；他是光的波动说的创始人之一。,惠更斯,惠更斯通过对钟摆的研究，发现物体保持圆周运动需要一 种向心力，并得出了-向心加速度等于速度的平方除以半 径。 只要把这个结论与开普勒的行星运行第三定律联系起来， 就有可能早于牛顿发现万有引力定律，但惠更斯没有做，从而 失去了发现万有引力定律的机会。,胡克的工作 胡克(1635-1703)是英国物理学家和天文学家。 胡克长期从事物理学和天文学研究，并自制仪器，他曾根 据弹簧实验的结查，提出了胡克定律；用自制的显微镜发现了细胞。,胡克是最接近于发现万有引力定律的科学家。 1674年，胡克在从观察角度证明地球周年运动的尝试 一文中，提出了关于天体引力问题的三个假设： 1 任何天体都有一种朝向自身中心的引力； 2 离引力中心越近，引力越大； 3 力和距离的平方成反比； 这个结果已接近发现万有引力定律，,牛顿对万有引力定律的贡献 牛顿(1642-1727)出生在英国林肯郡一个小农庄主家庭，是个遗腹子，在舅父(剑桥大学三一学院成员)资助下 读书，18岁免费进入剑桥大学学习，21岁成为著名数学教授巴(1630-1677)的研究生。26岁成为教授，从事力学和 光学研究工作。,牛顿,牛顿在发现万有引力定律时做的工作主要是 第一，牛顿根据开普勒行星运动第一定律和伽利略的惯性定 律，认为行星若以椭圆轨道绕日运行，而不是匀速直线运动，就 得连续不断地改变运动方向，因而必须有力连续作用其上。,第二，牛顿证明了 开普勒的第二定律 即如果面积、速度是常量，行星与太阳的连线(向径)在相等的时间 内所 扫过的面积相等的话，那末那个连续作用于行星的力， 就是沿着向径方向的向心力，它与行星运动的惯性分量始 终是垂直的。,m,第三，牛顿根据开普勒的第三定律，联系惠更斯的向心加速 度公式，证明了向心力的大小与行星到太阳的距离的平方成反比。 第四，牛顿又假定：这一引力的大小不仅与物体间的距离平 方成反比，而且与两个物体的质量的乘积成正比。,用公式表示：F=G m1m / R 其中m1m2分别为两物体的质量，r为两物体间的距离，G为引起力常数，G6.673210-8厘米克秒。这就是万有引力 定律定律表明： 任何两个天体间都存在着相互吸引的作用力，而且这一 引力也存在于地面上任何两个物体之间，故称为万有引力。,牛顿发现万有引力定律中的特殊功绩 第一，他把其他科学家以为只是局部天体之间的引力作用推广到 宇宙中一切具有质量的物体之间 第二，从理论上精确计算出这种引力的大小 第三，证明了任何两个物体间的万有引力可以看作集中作用于物 体的质点上； 第四，从万有引力定律可以推出行星运动的三定律。,万有引力定律经过后人无数次的实践检验证明是完全正确 的，可见把万有引力定律发现者地桂冠戴在牛顿头上是当之无 愧的。,牛顿对经典力学的综合 1678-1684年，牛顿完成了引力问题的论证。 1687年，在哈雷的支持下，出版了他的自然哲学的数学 原理，第一次把地面力学和天体力学统一起来，建立起经典 力学体系，完成了近代自然科学史上第一次大综合。,总之牛顿在自然哲学的数学原理中把大至宇宙天体，小至 光的微粒运动等均用运动三定律的万有引力定律予以说明，把自 然界中的一切力学现象都囊括在他的力学体系之中。